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Research on Spatio-temporal Pattern of Soybean Production Potential and Potential Realization Rate in Three Northeastern Provinces from 1961 to 2020
CUIXiulai, MINa, TONGYao, SUNYao, YUANJiusong, GAOZhi, WANGDong
Journal of Agriculture ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (7) : 74-83.
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Research on Spatio-temporal Pattern of Soybean Production Potential and Potential Realization Rate in Three Northeastern Provinces from 1961 to 2020
Based on the daily meteorological data of the three provinces in Northeast China from 1961 to 2020 and the soybean crop coefficients of the research area, the progressive correction method was used to calculate the photosynthetic, photosynthetic temperature and climate production potential of soybeans in various regions of the three provinces in Northeast China. ArcGIS was used for analysis to explore the spatial and temporal variation laws of production potential at all levels, as well as its coefficient of variation, anomaly percentage, and realization rate. Countermeasures for the development and utilization of production potential were proposed. The results indicated that the spatial distribution of production potential in the three provinces in Northeast China was that the distribution trends of photosynthetic and photosynthetic temperature production potentials were increasing from north to south, and climate production potential was highest in eastern Liaoning, followed by central Jilin and south-central Heilongjiang, with the lowest in northwest of Heilongjiang. The photosynthetic production potential anomaly change rate was between -18% and 11%, with a change interval closing to 30 percentage points. The photosynthetic temperature production potential and climate production potential anomaly change rates had a wide range, with 70-80 percentage points. The coefficient of variation of photosynthetic production potential was mostly below 5%, while that of photosynthetic temperature production potential was mostly below 10%. The coefficient of variation of climate production potential was as high as about 20%, and the lowest was still above 10%. The stability of climate production potential was poorer than that of photosynthetic temperature and photosynthesis. The spatial distribution of actual soybean yield in the three provinces in Northeast China matched that of the realization rate of production potential, and both were higher in central Jilin and eastern Heilongjiang. We can choose to expand soybean cultivation in regions with higher realization rates of production potential at all levels, appropriately raise the construction standards of high-standard farmland, build irrigation and drainage facilities to ensure optimal water supply, and effectively improve the contribution of photosynthetic temperature resources to soybean yield increase.
Three Northeastern Provinces / soybean / climate / production potential / soybean expansion / changes in production potential / production potential realization rate
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以2010 年我国耕地空间分布遥感监测数据为基础,在1960—2010 年的长时间序列气象数据、土壤数据等数据基础上,采用GAEZ(Global Agro-Ecological Zones)模型综合考虑光、温、水、CO<sub>2</sub>浓度、农业气候限制、土壤、地形等多方面因素,估算了中国玉米生产潜力,进而分析了近50 a 来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空格局特征。研究表明:①2010 年中国玉米生产潜力总量是8.34×10<sup>8</sup> t,玉米生产潜力空间差异显著,总体呈现东高西低的趋势,东北平原区的玉米生产潜力总量最高,达到1.97×10<sup>8</sup> t,青藏高原区玉米生产潜力总量最小;②近50 a 来中国玉米单产潜力和生产潜力总量整体呈现减少的趋势;③中国玉米单产潜力和生产潜力总量变化的区域差异较大,东北平原区的平均玉米单产潜力和生产潜力总量的增长趋势都最为明显,其他各区的变化趋势都相对较小。研究揭示了近50 a 来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空演变特征,这为探究如何适应气候变化、提高中国玉米产量水平、科学指导玉米生产经营提供了科学依据。
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利用GAEZ模型,综合考虑气象、土壤、地形等因素,估算1961-2010年东北玉米生产潜力,分析50年来气候变化导致的东北玉米生产潜力时空格局演变特征。研究发现：① 1961-2010年,东北玉米平均生产潜力波动较大,整体上以每10年80 kg/hm<sup>2</sup>的线性倾向率增加;② 由于气候变化,20世纪末、21世纪初玉米生产潜力变化较为频繁;③ 玉米生产潜力总值黑龙江省始终处于最高,近50年间增长幅度黑龙江省>吉林省>辽宁省;④ 近50年来,黑龙江省玉米生产潜力的波动较为剧烈,吉林省和辽宁省相对稳定;⑤ 近50年东北玉米适宜种植区有所增加,主要集中在黑龙江省西北地区,高生产潜力区域增加明显,呈现北移趋势。研究可为东北地区高效利用气候和土地资源,优化玉米生产布局提供依据。
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中亚地区因特殊的地理位置和高粮食生产能力,对维护世界粮食安全意义重大,发掘中亚地区粮食生产潜力有助于全球粮食危机缓解。采用GAEZ方法,结合联合国粮农组织数据库,定量分析了中亚地区5个国家、9种粮食作物的潜在单产及潜在面积,并通过控制粮食单产和生产面积的变化提出三种假设,测算出不同假设下中亚地区的粮食生产潜力、发展潜力和发展潜力幅度。结果表明：中亚地区的哈萨克斯坦粮食生产潜力和发展潜力大;小麦、大麦产量有较大提升空间,高粱、黑麦、谷子、燕麦、荞麦产量提升空间小且潜力集中在哈萨克斯坦,但高粱的发展潜力幅度很大。
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了解气候变化背景下农作物气候年型以及不同气候年型下作物的生产潜力,对实现农业的可持续发展具有重要意义。基于1961—2015年西南区域单季稻种植区316个气象台站的逐日气象资料和单季稻生产资料,利用异常度概念分析了单季稻生长季的10种气候年型,解析了不同气候年型下单季稻的气候生产潜力,并分析气候变化对单季稻生长季气候年型及生产潜力的影响。结果表明：（1）近55年来西南区域单季稻生长季正常年型发生频次最高,平均21.5次,其次是少雨年型和多雨年型。从空间分布来看,正常年型多出现在云南南部和西北部、四川攀西和四川盆地南部的部分地区,少雨和多雨年型多出现在四川盆地大部和其他省市的部分地区,高温年型多出现在四川攀西地区、云南和贵州的个别地区,低温和寡照年型的空间差异不明显。（2）1961—2015年,西南区域单季稻气候生产潜力平均为7065.6 kg/hm<sup>2</sup>。与正常年相比,多雨年型气候生产潜力偏高超过10%,少雨年型偏低超过14%,降水是影响单季稻气候生产潜力的最主要因子。（3）气候变暖对西南区域单季稻生长季气候年型变化的影响最为显著。与1961—1990年相比,1991—2015年暖年增加,冷年减少。近55年来西南各省市单季稻气候生产潜力均呈下降趋势,1990年代以来暖年的增加有利于气候生产潜力的提高,而少雨和寡照年的增加是气候生产潜力总体下降的主要原因。
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江西适合油茶生长,但开发利用程度不高,分析评估其生产潜力与资源利用效率,可为进一步优化油茶种植分区、提高产量、合理利用国土资源等提供依据。以江西省油茶综合生产潜力为研究对象,基于潜力衰减法逐级修订得到自然生产潜力,结合社会有效系数得到综合生产潜力,并进行资源利用效率评估。结果表明: 1)江西省油茶各级生产潜力平均值在10229～17724 kg·km<sup>-2</sup>,从赣南向赣西北递减,平均综合生产潜力为12550 kg·km<sup>-2</sup>,分级后具有较高潜力和高潜力类可利用土地面积达51656 km<sup>2</sup>,占全省面积的31.1%;市级生产潜力中,赣州最高。2)江西省油茶生产潜力变幅为2223～3857 kg·km<sup>-2</sup>,各级潜力变化量的区域差异较小;油茶资源满足率为69.3%～122.7%,各级资源满足率区域差异较小;油茶资源组合利用效率为49.1%～85%,各级生产潜力利用率的区域差异较大。3)综合生产潜力评估结果与江西油茶实际产量较符合,资源利用效率评估结果与江西自然和社会条件相符,可以作为相关研究与政策制定的参考。
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张凤怡, 迟道才, 陈涛涛. 辽宁主要粮食作物生长季需水与降水耦合度分析[J]. 中国农业气象, 2021, 42(9):746-760.
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